|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
DZIECIĘCE LABORATORIUM NAUKOWE
Jak obejść się bez freonu. Laboratorium naukowe dla dzieci
Katalog / Laboratorium Naukowe dla Dzieci Czy wiesz, co to jest freon? Jesteśmy pewni, że po przeczytaniu tego pytania pierwszą rzeczą, którą zapamiętasz, są lodówki. A jeśli zagłębisz się w swoją pamięć, pamiętaj o dziurach ozonowych. Związek między nimi jest bezpośredni: im więcej freonu ucieka z wadliwych jednostek, tym większe zagrożenie dla warstwy ozonowej planety. Ale niestety nie jest jeszcze możliwe całkowite wyeliminowanie freonu z użycia. Przecież na ziemi jest ponad miliard lodówek... Mimo to pośpiesznie szukają zamiennika dla niefortunnej substancji - gazu, który mógłby działać jak czynnik chłodniczy. Tymczasem od dawna znane są maszyny chłodnicze, które korzystają z najbardziej nieszkodliwej i taniej substancji – powietrza. Dlaczego o nich zapomniano?
Okazuje się, że nie wszystko jest takie proste. Przypomnijmy, że gaz sprężony nagrzewa się, a gdy się rozszerza, ochładza się. Te dwa fakty wystarczą, aby zrozumieć, jak działa maszyna chłodnicza według metody zaproponowanej przez Joule'a. Na rysunku przedstawiono jeden z wielu takich projektów. Spójrz - dwa cylindry są „osadzone” na jednej korbie. Lewa, sprężarka, spręża powietrze, prawa, rozprężanie, działa na sprężone powietrze (nie pokazaliśmy szczegółów, takich jak zawory i szpule). Zatem część powietrza jest sprężana w lewym cylindrze. Jednocześnie nastąpił wzrost jego energii wewnętrznej – wzrosła temperatura i ciśnienie. Ale aby się ochłodzić, czyli temperatura jest niższa niż temperatura otoczenia, energia wewnętrzna musi zostać pobrana z powietrza. Zrób to w dwóch krokach. Najpierw powietrze kierowane jest do wymiennika ciepła. (W tym projekcie jest to rura nadmuchana przez wentylator.) Tutaj powietrze schładza się do temperatury zbliżonej do temperatury otoczenia. Należy pamiętać, że jego ciśnienie się nie zmienia. Następnie część powietrza dostaje się do cylindra rozprężnego, gdzie wykonuje pracę fizyczną i zostaje schłodzona do temperatury niższej od temperatury otoczenia. Zimne powietrze jest wtłaczane do komory chłodziarki podczas następnego skoku tłoka. Oczywiste jest, że dzięki pracy wykonanej podczas rozprężania powietrza część energii wydanej na jego sprężanie jest zwracana, a maszyna jako całość staje się bardziej ekonomiczna. Wydawać by się mogło, że wszystko jest w porządku. Jednakże, chłodnie powietrzne pracujące według tej zasady są najkorzystniejsze do uzyskania temperatur poniżej -90°C. W domowych lodówkach te temperatury nie są potrzebne. Tymczasem, jak pokazuje praktyka, przy umiarkowanym mrozie cylinder rozprężny zwraca tylko niewielką część energii wydanej na sprężanie powietrza. Może więc w ogóle przestań go używać? Jeśli się na to zdecydujesz, maszyna chłodnicza jest niezwykle uproszczona, zamieniając się w urządzenie, które nie zawiera ruchomych części. Oto jedna z opcji - tzw. rurka wirowa, zaprojektowana w 1931 roku przez J. Ranka. Jest skonfigurowany po prostu. Powietrze jest pompowane z lewej strony (patrz diagram), a w powstałym wirze zaczynają się „cuda”. Jego zewnętrzna część, nagrzewając się, przesuwa się w prawo i po spotkaniu ze stożkową wkładką wychodzi. Ale nie wszystkie wychodzą. Około jedna trzecia powietrza zawraca (przepływ odbywa się w dwóch warstwach) i będąc coraz bardziej schładzanym, wpływa do lewego odgałęzienia po zimne powietrze. Spadek temperatury może osiągnąć około 85 stopni!
Wydaje się, że znaleziono wyjście, ale niestety zużycie energii przez rurki wirowe jest niedopuszczalnie wysokie. Dlatego stosuje się je tylko tam, gdzie najważniejsza jest niska waga i niezawodność, a sprężonego powietrza jest pod dostatkiem, jak np. w lotnictwie. Bardziej doskonałe pulsujące rury. Oto jak działa urządzenie zaproponowane w 1962 roku przez specjalistę od niskich temperatur Gifforda. Wyobraź sobie rurę z dwoma kranami. Na jego głuchym końcu znajduje się wymiennik ciepła. W naszym przypadku (patrz rys.) jest to wężownica, przez którą przepływa woda. Jeśli na chwilę otworzysz górny zawór, część powietrza przedostanie się do rury i zacznie się rozszerzać z prędkością ponaddźwiękową. Zjawisko to, zwane „falą uderzeniową”, zwykle interesowało jedynie twórców technologii rakietowej i kosmicznej, ale jak widać nagle znalazło bardziej prozaiczne zastosowanie. Zatem fala uderzeniowa rozchodząca się w rurze ściska powietrze przed nią. W wyniku sprężania nagrzewa się i oddaje nadmiar ciepła wodzie. Jeśli odkręcisz drugi kran, schłodzone powietrze zacznie się rozszerzać, a jego temperatura znacznie spadnie. Oto schemat procesu.
W najprostszych urządzeniach jak opisana rura pojawiało się wiele skutków ubocznych, które sprawiały, że praca była nieekonomiczna. Wygląda jednak na to, że znaleziono rozwiązanie. Moskiewska firma „Novid-Ecoholod” w wyniku ponad dziesięcioletnich badań prowadzonych pod kierunkiem dr. B. G. Kuznetsova doprowadziła pulsującą fajkę do bardzo wysokiej perfekcji. W nowoczesnej wersji jest to rura o zmiennym przekroju, której wszystkie wymiary i proporcje w pełni odpowiadają najlepszemu przebiegowi procesu chłodzenia. Umiejętność ich prawidłowego znalezienia to główny sekret firmy. Równie ważny jest obrotowy suwak, jeden z elementów systemu, który najlepiej zarządza procesami. Chłodnice powietrza produkowane przez firmę Novid-Ecoholod są w stanie dostarczyć strumień schłodzonego powietrza o temperaturze -60°C i niższej. Za jego pomocą szczególnie wygodne jest szybkie zamrażanie produktów na ruchomym przenośniku. Szybkość w tym przypadku to nie tylko wygoda. Tutaj także pojawiła się nowa jakość. Biolodzy już dawno zauważyli, że bardzo szybkie ochłodzenie nie niszczy żywych tkanek. Na przykład małe jaszczurki mogą potem ożyć nawet kilka lat później, a bardzo malutkim skorupiakom, które przeszły taki zabieg w naturalnych warunkach, udaje się obudzić po… tysiącletnim śnie! Nic więc dziwnego, że głęboko mrożone jedzenie wygląda świeżo na stole! Firma „Novid-Ecoholod” bez większych trudności odbiera ze swoich lodówek nawet minus 120°C. Wynik jest ciekawy. Na przykład tusze mięsne można z łatwością przechowywać w niewyposażonym wagonie do siedmiu dni, a jeśli wagon ma najprostszą izolację termiczną, to wszystkie dziesięć. Są też inne zalety. Każdy musiał widzieć, jak dziesiątki metrów oblodzonych metalowych rur rozciągają się wzdłuż ścian komory chłodniczej zwykłego magazynu lub sklepu, przez który krąży freon. Nie dotyczy to agregatu chłodniczego powietrza. I tak, jest niewielkich rozmiarów. Możesz go dostarczyć i zainstalować niemal wszędzie. Strumień zimnego powietrza z maszyny można skierować w dowolne miejsce. Na przykład rysunek przedstawia nadmuchiwany magazyn na łatwo psujące się warzywa, rozłożony na polu. Korzyści z takiej instalacji stają się szczególnie oczywiste, biorąc pod uwagę, że przy obfitych zbiorach nawet 80% produktów często ginie na polu. Biorąc pod uwagę ogromne zapotrzebowanie na tego typu sprzęt, firma wybudowała już kilka instalacji do szybkiego zamrażania ryb na statkach rybackich. Swoją drogą, z powodu braku takich instalacji w naszym kraju, aż do 50% złowionych ryb ginie!
Teraz kilka słów o wydajności chillerów powietrza w odniesieniu do przemysłu spożywczego. Dla przyszłego właściciela sklepu lub rolnika przydatne będzie zrozumienie różnicy między liczbami paradnymi, które są zwykle podawane w charakterystyce lodówek freonowych, a tym, co uzyskuje się w praktyce. Rzecz w tym, że zwykle testuje się je za pomocą czystych rur, które nie zdążyły jeszcze pokryć się skorupą lodu. W tych warunkach przez pierwsze godziny pracy lodówki freonowe „udowodnią” swoją wyjątkową wydajność. Jednak wtedy rury pokrywają się szronem i lodem. Przez miesiąc pracy komory chłodniczej wypełnionej towarem grubość „futra” wzrasta tak bardzo, że zużycie energii wzrasta 1,5-2 razy. W chłodnicach powietrza nie ma takich rur i nie ma podobnych problemów. Dlatego też przy długotrwałym przechowywaniu chłodnice powietrza są bezkonkurencyjne pod względem ekonomicznym. Autor: A.Vargin
Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024 Sterowanie obiektami za pomocą prądów powietrza
04.05.2024 Psy rasowe chorują nie częściej niż psy rasowe
03.05.2024
▪ Miniaturowy moduł pomiaru bezwładnościowego M-V340 firmy Epson ▪ Nowa kamera cyfrowa SAMSUNG z wbudowanym dyskiem twardym ▪ Dubaj zbuduje własny księżyc ▪ Kompaktowa ładowarka do pojazdów elektrycznych BMW ▪ Z wiekiem pamięć zaczyna działać inaczej.
▪ sekcja witryny Wzmacniacze mocy RF. Wybór artykułu ▪ artykuł Tektura falista z silnikiem. Wskazówki dla modelarza ▪ artykuł Jaka produkcja rolna wzrasta pod wpływem wyładowań atmosferycznych? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Makhorki. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł o sterowaniu radiowym. Informator
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony